Na takie pytanie starał się odpowiedzieć dr Patryk Mach z Zakładu Teorii Względności i Astrofizyki UJ podczas wykładu, który odbył się 12 stycznia w ramach cyklu popularyzatorskiego „Bliżej Nauki" organizowanego przez Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ.
Niewiele jest zjawisk fizycznych, które rozpalają ludzką wyobraźnię tak jak czarne dziury, które w ostatnich latach porzuciły status teoretycznej koncepcji, przedzierając się do programów telewizyjnych i na czołówki gazet.
Ich istnienie przewidywano już w XVIII wieku za sprawą prac takich uczonych jak John Michell i Pierre Simon de Laplace. Michell w liście z 1783 przewidywał, że prędkość światła nie jest stała i może ulegać zmianie pod wpływem grawitacji gwiazd. W granicznych przypadkach światło nie może opuścić gwiazdy (ogromna grawitacja powstrzymuje jego wypromieniowanie). Osiemnastowieczni fizycy swoje rozważania rozwijali na gruncie teorii newtonowskiej. Prawdziwy przełom w tej kwestii zawdzięczamy jednak dopiero Albertowi Einsteinowi i sformułowanej przez niego ogólnej teorii względności, zgodnie z którą grawitacja jest opisywana jako zakrzywienie czasoprzestrzeni.
Idea czarnej dziury przeszła długą drogę: od XVIII wiecznej hipotezy, poprzez stosunkowo nietypowe przewidywanie ogólnej teorii względności, aż po przedmiot astronomii obserwacyjnej. Nikt jednak do tej pory nie zaobserwował „bezpośrednio" czarnej dziury. Dysponujemy jedynie obserwacjami astronomicznymi, których rezultaty interpretowane są jako związane z istnieniem czarnych dziur. Brak nawet „twardych" dowodów na istnienie horyzontu zdarzeń - sfery otaczającej czarną dziurę, stanowiącą granicę, która nie przepuszcza fal elektromagnetycznych ani żadnych innych sygnałów (informacji o zdarzeniach). Większość obserwacyjnych argumentów za istnieniem czarnych dziur opiera się na oszacowaniu masy. Od 1995 roku prowadzone są obserwacje znajdującego się w odległości prawie 28 tys. lat świetlnych od Ziemi centrum naszej galaktyki, w którym znajduje się obiekt o masie miliony razy większej od masy naszego słońca (4 x 106 masy słońca). Także wyniki obserwacji ruchu gwiazd w centrum galaktyki przemawiają za istnieniem tam masywnej czarnej dziury. Obserwacje przestrzeni kosmicznej znajdującej się w bezpośredniej bliskości czarnej dziury planowane są w ramach projektu Event Horizon Telescope.
Na razie czarne dziury obserwowane są przy pomocy radioteleskopów, ale teoretycznie możliwe są obserwacje, których wyniki wskazywałyby na istnienie czarnych dziur w dużo większym stopniu. Nowe światło na te obiekty mogą rzucić potencjalne, przyszłe obserwacje fal grawitacyjnych oraz obrazów przepływów akrecyjnych w otoczeniu horyzontu (akrecja – „opadanie" masy na gwiazdę). Jednak pomimo podejmowanych wysiłków, jak dotąd, nikomu fal grawitacyjnych nie udało się zaobserwować.
Dr Patryk Mach zajmuje się teorią przepływów gazu wokół czarnych dziur (procesami akrecji, strukturą dysków akrecyjnych), hydrodynamiką relatywistyczną, a także matematyczną teorią względności. Jest autorem (bądź współautorem) około 30 prac naukowych, opublikowanych w międzynarodowych czasopismach fizycznych, astronomicznych i matematycznych.
